【初阶数据结构篇】顺序表和链表算法题

文章目录

• 顺序表算法题
• • 移除元素
  • 删除有序数组中的重复项
  • 合并两个有序数组
• 链表算法题
• • 移除链表元素
  • 反转链表
  • 链表的中间结点
  • 合并两个有序链表
  • 链表分割
  • 链表的回文结构

顺序表算法题

不熟悉顺序表的可以先了解一下
顺序表实现方法

移除元素

给你一个数组 nums 和一个值 val，你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素。元素的顺序可能发生改变。然后返回 nums 中与 val 不同的元素的数量。

假设 nums 中不等于 val 的元素数量为 k，要通过此题，您需要执行以下操作：

• 更改 nums 数组，使 nums 的前 k 个元素包含不等于 val 的元素。nums 的其余元素和 nums 的大小并不重要。
• 返回 k。

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很容易想到的是用双指针进行遍历和赋值即可

int removeElement(int* nums, int numsSize, int val) {
    int left = 0;
    for (int right = 0; right < numsSize; right++) {
        if (nums[right] != val) {
            nums[left] = nums[right];
            left++;
        }
    }
    return left;
}

• 注意题目中说的是元素的顺序可以发生改变，即不需要保持元素的相对顺序，可以进行优化

  • 如果左指针 left 指向的元素等于 val，此时将右指针 right 指向的元素复制到左指针 left 的位置，然后右指针 right 左移一位。如果赋值过来的元素恰好也等于 val，可以继续把右指针 right 指向的元素的值赋值过来（左指针 left 指向的等于 val 的元素的位置继续被覆盖），直到左指针指向的元素的值不等于 val 为止。

    注意while结束条件不要少了等于

int removeElement(int* nums, int numsSize, int val) {
    int left = 0, right = numsSize-1;
    while (left <= right) {
        if (nums[left] == val) {
            nums[left] = nums[right];
            right--;
        } else {
            left++;
        }
    }
    return left;
}

注意：返回的是元素的个数

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删除有序数组中的重复项

给你一个 非严格递增排列 的数组 nums ，请你**原地** 删除重复出现的元素，使每个元素 只出现一次 ，返回删除后数组的新长度。元素的 相对顺序 应该保持 一致 。然后返回 nums 中唯一元素的个数。

考虑 nums 的唯一元素的数量为 k ，你需要做以下事情确保你的题解可以被通过：

• 更改数组 nums ，使 nums 的前 k 个元素包含唯一元素，并按照它们最初在 nums 中出现的顺序排列。nums 的其余元素与 nums 的大小不重要。
• 返回 k

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• 和上一道题思路大致相同，题目说了是非严格递增序列，双指针法比较前后两个元素即可

int removeDuplicates(int* nums, int numsSize) {
    int src = 0;
    int dest = 1;
    while (dest < numsSize) {
        if(nums[src]!=nums[dest])
        {
            nums[++src]=nums[dest];
        }
        dest++;
    }

    return ++src;
}

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合并两个有序数组

给你两个按 非递减顺序 排列的整数数组 nums1 和 nums2，另有两个整数 m 和 n ，分别表示 nums1 和 nums2 中的元素数目。

请你 合并 nums2 到 nums1 中，使合并后的数组同样按 非递减顺序 排列。

**注意：**最终，合并后数组不应由函数返回，而是存储在数组 nums1 中。为了应对这种情况，nums1 的初始长度为 m + n，其中前 m 个元素表示应合并的元素，后 n 个元素为 0 ，应忽略。nums2 的长度为 n 。

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• 当然可以直接把第二个数组移到第一个数组尾部，然后进行排序
• 使用qsort函数

int cmp(int* a, int* b) {
    return *a - *b;
}

void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n) {
    for (int i = 0; i != n; ++i) {
        nums1[m + i] = nums2[i];
    }
    qsort(nums1, nums1Size, sizeof(int), cmp);
}

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• 三指针法，利用两个数组都是非递减排列
• 因为排序好的数组仍然是非递减序列，所以我们的两个指针依次从尾部开始向前遍历，谁大把谁放到nums1的尾部 （若从前面开始需要新创建一个数组来存储元素最后再赋值给nums1）
• 最后出循环的时候l2和l3只可能有一个小于0
  • 若是l2，说明nums2没有遍历完，需要将剩下的元素赋值给nums1
  • 若是l3，则直接返回nums1即可

void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n) {
    int l1=nums1Size-1;
    int l2=m-1;
    int l3=n-1;
    while(l2>=0&&l3>=0)
    {
        if(nums1[l2]>nums2[l3])
        {
            nums1[l1]=nums1[l2];
            l2--;
        }
        else
        {
            nums1[l1]=nums2[l3];
            l3--;
        }
        l1--;

    }
    if(l2<0)
    {
        while(l1>=0)
        nums1[l1--]=nums2[l3--];
    }
}

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链表算法题

不熟悉链表的可以先了解一下
单链表实现方法

移除链表元素

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。

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- 最直观的办法就是创建一个新链表

注：不是开辟空间的深拷贝，而只是定义了指向同一结点的指针

在最后需要先判断newtail是否为空**（否则链表为空链表时会报错）再将其中的next指针置为空（否则可能会出现循环）**

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
typedef struct ListNode ListNode;
ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
    ListNode* pcur = head;
    ListNode* newhead = NULL;
    ListNode* newtail = NULL;
    while (pcur) {
        if (pcur->val != val) {
            if (newhead == NULL) {
                newhead = newtail = pcur;
            } else {
                newtail->next = pcur;
                newtail = newtail->next;
            }
        }
        pcur = pcur->next;
    }
    if (newtail)
        newtail->next = NULL;
    return newhead;
}

• 在leetcode上给出了递归的方法，链表的定义具有递归的性质，因此链表题目常可以用递归的方法求解。这道题要求删除链表中所有节点值等于特定值的节点，可以用递归实现。

struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) {
    if (head == NULL) {
        return head;
    }
    head->next = removeElements(head->next, val);
    return head->val == val ? head->next : head;
}

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反转链表

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

• 可以和上一道题一样创建新链表，不多赘述
• 这里介绍一种比较巧妙的方法->三指针法

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
 typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {
    if(head==NULL)
    return head;
    ListNode* n1,*n2,*n3;
    n1=NULL,n2=head,n3=head->next;
    while(n3){
        n2->next=n1;
        n1=n2;
        n2=n3;
        n3=n3->next;
    }
    n2->next=n1;
    return n2;
    
}

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链表的中间结点

给你单链表的头结点 head ，请你找出并返回链表的中间结点。

如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点

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• 快慢指针法
  • 注意为偶数时返回第二个结点

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
 typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {
    ListNode* slow, *fast;
    slow=fast=head;
    while(fast&&fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
    }
    return slow;
}

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合并两个有序链表

将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

• 和合并数组大致思路相同
• 可以在创建新链表的一开始申请头结点（哨兵位），避免对于newtail和newhead为空的情况进行讨论
  • 记得最后释放空间！！！

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
 typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) {
    ListNode* newhead,*newtail;
    newhead=newtail=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    while(list1&&list2)
    {
        if(list1->val<list2->val)
        {
            newtail->next=list1;
            list1=list1->next;
        }
        else
        {
            newtail->next=list2;
            list2=list2->next;
        }
        newtail=newtail->next;
    }
    if(list1)
    {
        newtail->next=list1;
    }
    else
    {
        newtail->next=list2;
    }
    ListNode* ret=newhead->next;
    free(newhead);
    newhead=newtail=NUll;
    return ret;
}

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链表分割

有一链表的头指针 ListNode* pHead，给一定值x，编写一段代码将所有小于x的结点排在其余结点之前，且不能改变原来的数据顺序，返回重新排列后的链表的头指针

• 解题思路：创建两个链表，分别存放小于x的节点和大于等于x的节点，分别进行尾插
• 最后别忘了把大链表的尾节点置为空，否则可能会出现死循环
• 还是别忘了释放空间

ListNode* partition(ListNode* pHead, int x) {
        if(pHead == NULL)
            return NULL;
        
        struct ListNode* lessHead, *lessTail,*greaterHead, *greaterTail;
        //创建链表表头
        lessHead = lessTail = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
        greaterHead = greaterTail = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
        struct ListNode* cur = pHead;
        while(cur)
        {
            //小于x的尾插到lessTail
            if(cur->val < x)
            {
                lessTail->next = cur;
                lessTail = lessTail->next;
            }
            //大于等于x的尾插到greaterTail
            else
            {
                greaterTail->next = cur;
                greaterTail = greaterTail->next;
            }
            cur = cur->next;
        }
        //链接两个链表
        lessTail->next = greaterHead->next;
        greaterTail->next = NULL;
        //获取表头
        pHead = lessHead->next;
        free(lessHead);
        free(greaterHead); 
        return pHead;
    }

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链表的回文结构

对于一个链表，请设计一个时间复杂度为O(n),额外空间复杂度为O(1)的算法，判断其是否为回文结构。

给定一个链表的头指针A，请返回一个bool值，代表其是否为回文结构。保证链表长度小于等于900

• 不推荐的解法，类似数组字符串的回文解法
  • 先把链表中的元素值全部保存到数组中，然后再判断数组是否为回文。不建议使用这种解法，因为如果没有告诉链表最大长度，则不能同此解法

bool chkPalindrome(ListNode* A) {
        // write code here
        int a[900] = {0};
        ListNode* cur = A;
        int n = 0;
        //保存链表元素
        while(cur)
        {
            a[n++] = cur->val;
            cur = cur->next;
        }
        //判断数组是否为回文结构
        int begin = 0, end = n-1;
        while(begin < end)
        {
            if(a[begin] != a[end])
                return false;
            ++begin;
            --end;
        }
         
        return true;
    }

• 解题思路：此题可以先找到中间节点，然后把后半部分逆置，最近前后两部分一一比对，如果节点的值全部相同，则即为回文。
  • 快慢指针找中间结点
  • 三指针逆置后半部分

bool chkPalindrome(ListNode* A) {
		if (A == NULL || A->next == NULL)
			return true;
		ListNode* slow, *fast, *prev, *cur, *nxt;
		slow = fast = A;
		//找到中间节点
		while (fast && fast->next)
		{
			slow = slow->next;
			fast = fast->next->next;
		}
		prev = NULL;
		//后半部分逆置
		cur = slow;
		while (cur)
		{
			nxt = cur->next;
			cur->next = prev;
			prev = cur;
			cur = nxt;
		}
		//逐点比对
		while (A && prev)
		{
			if (A->val != prev->val)
				return false;
			A = A->next;
			prev = prev->next;
		}
		return true;
	}